Những tảng đá "trôi dạt" trên Sao Hỏa có chứa khoáng vật hiếm

Khi dùng tia laser khảo sát những tảng đá màu nhạt tại Miệng núi lửa Jezero vào năm 2025, xe tự hành Perseverance của NASA đã tình cờ phát hiện dấu hiệu của một khoáng vật chưa từng được xác định trên Sao Hỏa.

Đó là corundum, dạng tinh thể của nhôm oxit. Trên Trái Đất, corundum là thành phần chính tạo nên hồng ngọc và lam ngọc. Đáng chú ý, các tín hiệu mà Perseverance ghi nhận cho thấy corundum trên Sao Hỏa có chứa crom, nguyên tố liên quan đến màu đỏ đặc trưng của hồng ngọc.

Theo nghiên cứu được công bố trên tạp chí Geophysical Research Letters, dấu hiệu của corundum được tìm thấy trong ba tảng đá có tên Hampden River, Coffee Cove và Smiths Harbour. Đây đều là những tảng đá màu nhạt, giàu plagioclase và thuộc nhóm "đá trôi dạt", tức không còn gắn với khối đá gốc nơi chúng hình thành.

Perseverance lần lượt phân tích ba tảng đá vào tháng 3, tháng 4 và tháng 7/2025 bằng phương pháp quang phổ huỳnh quang phân giải thời gian (TRL) của thiết bị SuperCam.

Phương pháp này sử dụng tia laser kích thích các nguyên tử trong khoáng vật, sau đó đo ánh sáng phát ra khi chúng trở về trạng thái bình thường. Kết quả từ cả ba tảng đá đều cho thấy tín hiệu đặc trưng của corundum chứa crom.

Khi so sánh với các mẫu khoáng vật trên Trái Đất, các nhà nghiên cứu nhận thấy phổ từ ba tảng đá Sao Hỏa có hai đỉnh phát quang tại 692,7 và 694,1 nanomet. Đây là những tín hiệu đặc trưng của corundum khi một phần nguyên tử nhôm được thay thế bằng crom, tương tự thành phần của hồng ngọc.

Tuy nhiên, Perseverance không phát hiện những viên đá quý lớn nằm trên bề mặt Sao Hỏa. Corundum chỉ tồn tại dưới dạng những hạt cực nhỏ bên trong các tảng đá.

Điểm đáng chú ý nhất của phát hiện không nằm ở giá trị của khoáng vật mà ở điều kiện để nó hình thành.

Corundum thường xuất hiện trong môi trường giàu nhôm nhưng nghèo silicon, đồng thời có thể hình thành ở nhiệt độ cao hoặc liên quan đến các quá trình kiến tạo. Trong khi đó, cả ba tảng đá chứa corundum mà Perseverance phát hiện lại giàu plagioclase, một khoáng vật chứa nhôm và silicon.

Những viên ruby trên Trái Đất có được sắc màu rực rỡ nhờ một lượng nhỏ crom.

Theo nhóm nghiên cứu do nhà hóa địa chất Ann Ollila thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos dẫn đầu, sự kết hợp này đặt ra một câu hỏi khó giải thích về lịch sử địa chất của Sao Hỏa.

Các nhà khoa học đưa ra một số khả năng. Corundum có thể hình thành từ hoạt động magma hoặc do sự tương tác giữa đá với các chất lưu nóng. Một giả thuyết khác được nhóm nghiên cứu đặc biệt chú ý là vụ va chạm khổng lồ tạo nên Miệng núi lửa Jezero.

Những vụ va chạm lớn có thể tạo ra nhiệt độ và áp suất cực cao, làm biến đổi đá theo cách tương tự các quá trình biến chất sâu trong vỏ Trái Đất. Corundum từng được phát hiện trong những tảng đá chịu ảnh hưởng của va chạm trên cả Trái Đất và Mặt Trăng.

Giả thuyết này được củng cố bởi vị trí của các tảng đá. Ba mẫu đều nằm trên vành Miệng núi lửa Jezero, gần những loại đá được xác định là breccia va chạm - vật liệu hình thành sau một vụ va chạm lớn. Bên cạnh đó, cũng có bằng chứng cho thấy từng tồn tại hoạt động thủy nhiệt tại Miệng núi lửa Jezero nên có khả năng tạo ra môi trường giàu nhôm và nghèo silicon.

Dù vậy, các nhà nghiên cứu cho rằng chưa thể loại trừ những cơ chế hình thành khác. Do ba tảng đá là đá trôi dạt, chúng có thể đã được vận chuyển từ nơi khác, khiến việc xác định chính xác nguồn gốc của corundum trở nên khó khăn.

Theo nhóm nghiên cứu, việc tìm thấy khối đá lộ thiên nơi những tảng đá này hình thành sẽ giúp giải đáp câu hỏi. Nếu có thể lấy mẫu lõi và đưa về Trái Đất, các nhà khoa học sẽ có thêm nhiều phương pháp phân tích để xác định chính xác cách corundum hình thành và qua đó hiểu rõ hơn lịch sử địa chất của Sao Hỏa.